【正文】 OG、 DEVICES、 DALLAS等。 MCS51系列及 80C51 單片機有多種品種。早期常用的一些時間控制單元都使用模擬電路設計制作的，其定時準確性和重復精 度都不是很理想，現(xiàn)在基本上都是基于數(shù)字技術的新一代產品，隨著單片機性能價格比的不斷提高，新一代產品的應用也越來越廣泛，大可構成復雜的工業(yè)過程控制系統(tǒng)，南京化工職業(yè)技術學院自動控制系畢業(yè)設計論文 2 完成復雜的控制功能。根據(jù)這種實際情況，設計了一個單片機多功能定時系統(tǒng)，它可以避免多種控制器的混淆，利用一個控制器 對多路電器進行控制，同時又可以進行時鐘校準和定點打鈴。 雖然現(xiàn)在市場上已有現(xiàn)成的電子鐘集成電路芯片出售，價格便宜、使用也方便，但是 人們對電子產品的應用要求越來越高，數(shù)字鐘不但可以顯示當前的時間，而且可以顯示日期、農歷 、以及星期等，給人們的生活帶來了 方便。但是，一旦重要事情，一時的耽誤可能釀成大禍。以及數(shù)字鐘在日常生活中的具體應用給日常生活帶來的方便。系統(tǒng) 設有 4個按鍵可以對時間星期年月日進行調整，還可以設置鬧鐘。 此外， AT89S51 設計和配置了振蕩頻率可為 0Hz并可通過軟件設置省電模式 。 (1) 51 單片機 的優(yōu) 點 如果是作低成本的智能產品， 51 構架單片機的成本優(yōu)勢，還是無人能敵的。使用 51 單片機能夠有效的控制智能產品整機的成本， 51 系列還是有著無法替代的重要地位。 AT89S51 內部集成看門狗計時器，不再需要像 89C51 那樣外接看門狗計時器單元電路。 在 兼容性方面 ， AT89S51 向下完全兼容 51 全部字系列產品。 AT89S51 與 AT89C51 就如同 INTEL 的 P3 向 P4 升級一樣，雖然都可以跑Windows98，不過速度是不同的 。單片機執(zhí)行指令是在控制器的控制下進行的。 (2) 存儲器 AT89S51 單片機存儲器采用的是哈佛結構 ,即程序存儲器空間和數(shù)據(jù)存儲器空間截然分開 ,程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器各有自己的尋址方式 ,尋址空間和控制系統(tǒng)。這四個口除了按字節(jié)尋址以外，還可以按位尋址。 本章小結 本章主要介紹了系統(tǒng)的整體構思方案，具體有幾個模塊組成，以及每個模塊的連接方法。 AT89S51 的引腳如圖 31 所示 。 (2) 時鐘電路 時鐘電路為單片機產生時序脈沖，單片機所有運算與控制過程都是在統(tǒng)一的時序南京化工職業(yè)技術學院自動控制系畢業(yè)設計論文 8 脈沖的驅動下進行的，時鐘電路就好比人的心臟一樣重要。復位后，單片機從 0000H 單元開始執(zhí)行程序，并初始化一些專用寄存器為復位狀態(tài)值，受影響的專用寄存器如表 31 所示。 南京化工職業(yè)技術學院自動控制系畢業(yè)設計論文 9 數(shù)字鐘的外圍電路設計 時鐘電路 （ 1） 單片機時鐘 時鐘是單片機的心臟，單片機各功能部件的運行都是以時鐘頻率為基準，有條不紊的一拍一拍地工 作。 電路設計如圖 32 所示。該芯片可以進行時分秒 的計數(shù)，具有 100 年日歷，可編程接口，還具有報警功能和掉電保存功能，并且可以對其方便的進行程序控制 DS1302 它通過串行方式與單片機進行數(shù)據(jù)傳送，向單片機提供包括秒、分、時、日、月、年等在內的實時時間信息，并可對月末日期、閏年天數(shù)自動進行調整；還擁有用于主電源和備份電源的雙電源引腳，在主電源關閉的情況下，也能保持時鐘的連續(xù)運行。 表 32 DS1302 功能表 引腳 功能 X1， X2 32768HZ 晶振引腳端 RST 復位端 I/O 數(shù)據(jù)輸入 /輸出端 SCLK 串行時終端 GND 地 VCC2， VCC1 主電源與后備電源引腳端 DS1302 時鐘芯片內主要包括移位寄存器、控制邏輯電路、振蕩器、實時時鐘電路以及用于高速暫存的 31 字節(jié) RAM。 DS1302 與單片機電路相連如圖 34 所示。這樣的話可以節(jié)省 MCU的I/O 口資源。接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高，但對比度過高時會產生 “鬼影 ”，因此通常使用一個 10K 的電位器來調整對比度，或者直接串接一個電阻到地； RS： MCU 寫入數(shù)據(jù)或者指令選擇端。 D0－ D7： 8 位數(shù)據(jù)總線，三態(tài)雙向。 它與單片機的連接如圖 35 所示?？梢詽M足本設計的要求，性能良好所以選用。 圖 36 ISD 封裝圖 系統(tǒng)要求能夠有鬧鐘、語音播報、按鍵報時等功能。所以只作簡單介紹以便做相關擴展應用，本設計只用簡單的語音模塊。 V CCDP / RX CL KE O MPDCEO V FA n a O u tA n a InA G CM ic Re fM icV CCASP 1 2 3 4 5 6 7 8 91011121314A 0/ M 0 A 1/ M 1A 2/ M 2A 3/ M 3A 4/ M 4A 5/ M 5A 6/ M 6A7A8A9V S S D V S S A S P +2827262524232221201918171615IS DA u x In2 5 0 0南京化工職業(yè)技術學院自動控制系畢業(yè)設計論文 14 圖 37 系統(tǒng)電源電路 在系統(tǒng)中要用到 2 個電源：單片機電源與 DS1302 時鐘芯片電源所以有 2 路電源VCC 和 VCC1。抖動持續(xù)時間的常長短與開關的機械特性有 關，一般在 510ms 之間。 口：表示數(shù)字“ +”鍵，按一下則對應的數(shù)字加 1。 (2) 復位電路 AT89S51 單片機的復位是由外部的復位電路來實現(xiàn)的。為了保證系統(tǒng)安全可靠的復位， RST 引腳的高電平信號必須維持足夠長的時間。詳細介紹了各個模塊的組成及功能。 南京化工職業(yè)技術學院自動控制系畢業(yè)設計論文 17 第 4 章 數(shù)字鐘的軟件設計 系統(tǒng)軟件設計內容 本設計的軟件程序包括主程序、中斷子程序、鬧鐘設定子程序、時鐘顯示子程序以及延時子程序等。按功能移位鍵一次，表示當前要校對小時的十位；按第二次，表示當前校對的是小時的個位；按第三次，則表示校對的是分鐘的十位；第四次，表示的校對的是分鐘的個位。我們可把定時器的定時時 間定為 50ms。從秒到分，從分到時是通過軟件累加并進行比較的方法來實現(xiàn)的。 主程序 主程序主要由 main()組成通過對相關子程序的調用，實現(xiàn)了對時間的設置與修改、鬧鐘的設置與修改、 LCD 顯示等主要功能。主要程序段如下： void main(void) { //d_to_b()。 ET0=1。 LCD_write_string(0,1,123456789mysy)。amp。 if(!set) //功能鍵判斷 ....... …… if(fset)…… {if(!up)…… //調用＋ 1 鍵子程序 if(!down) //調用－ 1 鍵子程序 } if(!enter) 南京化工職業(yè)技術學院自動控制系畢業(yè)設計論文 19 圖 41 主程序 MAIN 流程框圖 南京化工職業(yè)技術學院自動控制系畢業(yè)設計論文 20 時鐘設置子程序 時鐘的修改首先要按功能鍵并停止時間的輸出顯示，否則系統(tǒng)繼續(xù)刷新時間則無法修改，所以時間是不輸出到 LCD 的。 //將現(xiàn)在時間保存 LCD_set_xy(5,0)。通過判斷功能鍵的狀態(tài)也就是記錄值來確定。 else timereg[4]=23。 } 南京化工職業(yè)技術學院自動控制系畢業(yè)設計論文 21 42 時鐘設置功能子程序流程框圖 南京化工職業(yè)技術學院自動控制系畢業(yè)設計論文 22 圖 43 加 1 鍵修改子程序流程框圖 南京化工職業(yè)技術學院自動控制系畢業(yè)設計論文 23 圖 44 時鐘修改中斷服務子程序流程框圖 南京化工職業(yè)技術學院自動控制系畢業(yè)設計論文 24 中斷子程序 MCS51 系列單片機有 5 個 中斷源，中斷分為 2 個中斷優(yōu)先級，即高優(yōu)先級和低優(yōu)先級，每個中斷源的優(yōu)先級都可以由軟件來設定 。 } /************************************************************/ *Function: 定時器 0 中斷服務子程序 *parameter: *Return: *Modify: /*************************************************************/ void InterruptTime0(void) interrupt 1 { TH0 = 0x06。 在編寫中應注意的是進制的轉換，下面是 BCD 碼到十進制數(shù)的轉換函數(shù)。i++) bcd_int(timercur[i])。我們對 DS1302 的工作電路進行了分析，其與單片機系統(tǒng)的連接如圖 2 所示。 圖 51 DS1302 與單片機系統(tǒng)的連接圖 DS1302 時鐘的產生基于外接的晶體振蕩器，振蕩器的頻率為 32768Hz。所以即使在使用中選用了符合 32768Hz 的晶振，但如果該晶振的負載電容與 DS1302 提供的 6pF 不一致時，就會影響晶振的起振或導致振蕩頻率的偏移，出現(xiàn)問題。 圖 52 輔助電容連接圖 對于晶體振蕩器來說，其振蕩頻率與負載電容之間的關系是確定的。對輔助電容逐步調整，最終使振蕩頻率盡可能接近 32768Hz，則此時晶體端所接負載電容的總和就是適合該晶體的負載電容。 oscft 120 ? （ 51） 南京化工職業(yè)技術學院自動控制系畢業(yè)設計論文 28 設定時器要求的中斷頻率為 k，計數(shù)器位數(shù)為 n，則定時計數(shù)器的初值 X 設置如下： Kn Xt 10 )2( ??? （ 52） 于是 )(102 tknX ??? 而實驗測得的數(shù)據(jù)顯示，這個公式所得的結 果并不可靠：（下表中的所有數(shù)據(jù)都是在計數(shù)器初始值嚴格按照原始公式給出的條件下測得，以個人計算機機系統(tǒng)時鐘為標準）。 誤差來源分析：不考慮晶振等固件的誤差，則系統(tǒng)機器周期 可以由公式 1 準確給出，因而系統(tǒng)誤差不可能來自于硬件，而應該主要來自于軟件方面。另外，由于系統(tǒng)每次調用中斷處理程序所執(zhí)行的操作都 是相同的，也就是說，系統(tǒng)每次定時的時間誤差應該是一個常數(shù)（這也恰好跟實驗數(shù)據(jù)相吻合）。 表 52 參數(shù)優(yōu)化后的計時測試數(shù)據(jù) 每秒定時中斷次數(shù) PC標準時長 /min 系統(tǒng)計時 誤差△ T/S 備注 100 10 00： 09： 58 2 顯示器無閃爍 200 10 00： 09： 57 3 顯示器無閃爍 400 10 00： 09： 55 5 顯示器無閃爍 800 10 00： 09： 49 11 顯示器無閃爍 1600 10 00： 09： 39 21 顯示器無閃爍 3200 10 00： 09： 18 42 顯示器無閃爍 3200 20 00： 18： 38 82 顯示器無閃爍 3200 30 00： 27： 57 123 顯示器無閃爍 3200 60 00： 55： 54 246 顯示器無閃爍 3200 120 01： 51： 46 494 顯示器無閃爍 3200 180 02： 47： 38 742 顯示器無閃爍 3200 240 03： 43： 31 989 顯示器無閃爍 3200 300 04： 39： 24 1224 顯示器無閃爍 表 52數(shù)據(jù)和表 51 數(shù) 據(jù)相比已有了更大的準確性，但與實際應用還有一定差距。要求在命令字之后的第一個下降沿就要讀數(shù)據(jù)，否則讀出的數(shù)據(jù)就是錯誤的，也不能說完全錯誤，那就必須作必要的調整。一定要學會應用匯編，匯編與 c 的相互調用。相關操作說明：鍵盤共 4 個鍵，從左到右依次標名為 SET,DOWN,UP,ENTER, 用來修改和設置系統(tǒng)時鐘。核心芯片單片機的基本資料介紹，著重介紹了單片機的對比與選擇。 MCU 的組成和特點、專門的時鐘芯片和單片機時鐘、顯示模塊的構建與運用、語音芯片的選擇。包括整體流程圖、時鐘及鬧鐘修改流程圖、中斷流程圖等。 在此次的數(shù)字鐘設計過程中 ,更進一步地熟悉了芯片的結構及掌握了各芯片的工作原理和其具體的使用方法 。在仿真電路中必須連接反饋線才能正常顯示 ， 而在實 際電路中無需再連接 ， 因此仿真圖和電路連接圖還是有一定區(qū)別的 。 通過這段時間對專業(yè)基礎理論的學習與鞏固，通過查 閱一些有關專業(yè)資料的學習，使自己對專業(yè)知識有了進一步的理解。 時光如梭，大學三年即將結